Загрузка...Ремонт блоков питания
Ремонт блоков питания
Приступая к ремонту вы обязательно должны уметь пользоваться мультиметром, а желательно и осциллографом, ну и, конечно же иметь основные навыки при работе с паяльником оловом и канифолью.
Проблемный блок питания становится причиной нестабильной работы устройства, проявляя себя то периодическими ошибками в работе, то спонтанными глюками, а то и выходом того или иного узла в аппаратуре.
При первых признаках нестабильной работы блока питания, необходимо как можно скорее приступить к ремонту и диагностики блока питания. А первым действием, которое вы должны совершить сразу же после вскрытия корпуса устройства, это пропылесосить блок питания, а потом тщательно осмотреть все радиокомпоненты и места их соединений.
Внимательно осмотрите все электролитические конденсаторы, нет ли среди них вздутых. А лучше всего будет, если вы проверите каждый из них. Даже если конденсатор выглядит отлично, это не значит, что он не потерял емкость или у него резко не увеличилось ESR. Имеются небольшие приставки к мультиметрам да и готовые радиолюбительские измерительные устройства которые помогут проверить электролитический конденсатор даже не выпаивая его из схемы. При желании вы и сами можете собрать такой прибор.
Другая проблема, которая может возникнуть и требовать ремонта блока питания, это нестабильной работы и пульсации питающего напряжения, вызванные плохой фильтрацией. Их легко увидеть на экране осциллографа. На маленькие пульсации можно и не обращать внимание, а при сильных шумах потребуется ремонт. Но вопрос пульсаций остро стоит только в импульсных блоках питания применяемых в телевизорах, мониторах, компьютерах и совсем не актуален для каких-нибудь простых устройств.
Рассмотрим различные виды блоков питания и возникающие в них проблемы более подробно.
Ремонт импульсных блоков питания
Импульсные блоки питания самый ненадежный элемент в современных бытовых приборах и устройствах. Это и логично –большие токи, высокие напряжения – ведь через импульсный БП проходит вся мощность, которую потребляет схема. При этом учитывайте, что мощность, отдаваемая блоком питания в нагрузку, может изменяться в процессе работы десятки раз, что само по себе не очень хорошо.
Большинство фирм используют простые схемы импульсных блоков питания. Оно и понятно во первых это дешевле, а во вторых имеется высокая вероятность, что ваше устройство через несколько лет эксплуатации выйдет из строя.
При ремонте импульсного блока питания желательно иметь схему. Ну, а если ее нет, простые телевизоры можно ремонтировать и без нее. Принцип работы всех импульсников практически одинаков, отличие только в схемных решениях и типах применяемых деталей. Огромную подборку схем импульсных блоков питания к телевизорам, мониторам и устройствам видеотехники вы можете скачать и у нас.
Приступаем к ремонту блока питания на примере ИБП из телевизора.
Выполнив все эти пункты и заменив дефектные детали, можно осуществить проверку под напряжением. Но прежде замес-то сетевого предохранителя установите лампочку 150-200 Ватт (или последовательно соединенные лампочки). Нагрузка защитит ваш импульсный БП , если проблема полностью не устранена.
Возможны три варианта:
Обычно возникающие дефекты в импульсных блоках питания попадают в данный алгоритм поиска неисправностей, но иногда встречаются более сложные проблемы. Для таких случаев методики не существует, просто включите ваши мозги.
Ремонт компьютерных блоков питания
Давайте прикинем возможные варианты того, из-за чего блок питания может сгореть и какие при этом могут быть проблемы для всей остальной электронике системного блока? Очень часто блоки горят при скачках напряжения в таком случае в первую очередь нужно прозвонить входные цепи инвертор или фильтр иногда поврежденные элементы можно распознать и просто при визуальном осмотре.
Если блок питания ATX в персональном компьютере не подает признаков работоспособности: вентиляторы не крутятся, материнская плата не запускается отключите и вытащите его из системного блока для ремонта.
Итак, перед тем как приступить к ремонту блока питания, нужно точно понять, что компьютер не работает только из-за него. Только после этого можно приступать к извлечению блока питания из корпуса. Для тех кто это делает первый раз, рекомендую перед отсоединением шлейфов от материнской платы сфотографировать их подключение.
Для того чтобы можно было включить компьютерный блок питания в целях ремонта необходимо подключить к нему нагрузку в соответствии со схемой:
В случае отсутствия следов гари и других заметных неисправностей. Начинаем ремонт с проверки плавкого предохранителя. Если он перегорел подсоедините к нему лампу накаливания от 100 Ватт, как и в случае ремонт импульсного БП телевизора. Если имеется короткое замыкания она ярко вспыхнет, и тем самым будет сигнализировать нам о пробое диодного моста или конденсаторов.
Теперь нужно проверить все выходные напряжения БП.
Для проверки цепей +/-5 В и +/-12 В, измерьте их сопротивление при выключенном блоке питания (+5 В красный провод, а +12 — желтый, черный провода — это масса). Если сопротивление меньше 100 Ом — скорее всего, произошел пробой диодов в выпрямительном мосту . Пробой выпрямительных диодов чаще всего проявляется негромким жужжанием. Аналогичным проверьте и линии -5 B/-12 В.
Сложнее убедиться в работоспособности ШИМ-контроллера на микросхеме TL493, TL494, TL495. Их данные и распиновка имеются в справочной мега подборке. Начните с измерения напряжения питания микросхемы . Если это напряжение отсутствует, проверьте внешние цепи и при условии, что они в порядке, замените микросхему.
Мультиметром измерьте опорное напряжение на микросхеме, оно должно быть +5 В. Если напряжение не соответствует, проверьте резисторные делители, подключенные в эту цепь.
На выводе 5 TL493, TL494, TL495 должны быть пилообразные пульсации напряжения с амплитудой около 3 В и частотой от 1 до 50 кГц, которые можно посмотреть с помощью осциллографа. Если их нет проверьте конденсатор у 5 ножки, и резистору 6. Если они исправны, поменяйте микросхему.
Остается проверить сигналы на выходе ШИМ-контроллера. Если наблюдаются импульсы с четкими фронтами и амплитудой порядка 2-3 В, микросхема исправна. Иначе пробиты транзисторы в цепи высоковольтного ключа.
Также не лишним будет проверить и обмотки трансформаторов.
Бывает еще и такой типовой дефект: компьютерный блок питания самопроизвольно включается. Вентиляторы крутятся, а компьютер не включается. Причиной дефекта, в большинстве случаев, является поломка стабилизатора дежурного напряжения блока питания, который формирует дежурное напряжение +5V. Не видя его при старте, система просто не способна пройти начальный этап самотестирования.
Если вам влом, собирать схему нагрузки, то можно просто замкнуть контакты PS-ON и COM. На рисунке ниже показаны две версии расположения контактов на шлейфе компьютерного блока питания.
Но прежде чем замкнуть между собой контакты PS-ON и COM, нужно проверить наличии «дежурного» напряжения +5В на контакте «+5VSB», обычно он бывает фиолетового цвета. Для этого нужно включить БП в сеть 220 вольт, взять мультиметр, переключить его в режим «вольтметра», затем минусовой щуп подсоединить к одному из контактов COM, а плюсовой к +5VSB. Мультиметр должен показать наличие +5В. Если же напряжение отсутствует, то необходимо разобрать БП и проверить цепь по этому питанию.
Если «дежурное» напряжение есть, то можно смело перемкнуть контакты PS-ON и COM, и подав питание 220В приступить к проверке остальных имеющихся напряжений.
Если будет выявлено отсутствие одного или нескольких из них, то можно приступить к разборке питающего источника.
После разборки в первую очередь очистите БП от пыли. После очистки визуально осмотрите плату, особенно конденсаторы, они очень любят там вздуваться. Выглядит это вот так:
Обнаружив такие конденсаторы с вздувшимися верхушками, смело меняйте их. Данная неисправность, является самой распространённой, а ликвидировать такую мелкую неприятность может почти каждый, кто умеет держать паяльник руками, а не их отростками из одного места. Главное не забудьте, что все электролитические конденсаторы обладают полярностью, поэтому не путайте их вывода.
Ремонт блоков питания — Zalman ZM500-GS с неисправностью не включается.
Подключив БП к сети и проверив его тестером для компьютерных БП убедился в его полной неработоспособности. Сетевой предохранитель оказался сгоревшим. Подключив вместо него лампу накаливания на 100 ватт. В рабочем состоянии под нагрузкой, она должна загореться (в момент зарядки сетевых емкостей), а потом немного притухнуть. В дежурном режиме, когда потребление блока питания низкое, лампа может светится непродолжительное время, после чего тухнет. Такое поведение должно циклично повторятся.
Включив питание, лампа ярко загорелась, говоря о коротком замыкании или о большом токе потребления в первичных цепях. Подключив тестер убедился в наличии всех выходных напряжений на разъеме АТХ. Это уже гуд, содрав термоизоляцию с радиоэлемента похожего на конденсатор увидел под ней подгоревший варистор. Заменив его на новый БП стал работать правильно.
Подарили мне китайский трансформаторный блок питания, модель HKA-12100EC-230, а он оказался не рабочим. Если верить обозначению на нем выдает ток до 1 А. Как раз мне такой и нужен, поэтому решил разобрать и попытаться отремонтировать этого китайца.
Обучающий фильм на русском языке, раскрывающий технологию ремонта компьютерного блока питания ATX
Пределы перепадов напряжения
Если падение/повышение напряжения существенные — ставится автотрансформатор, обязательно с вольтметром (индикатором напряжения) или стабилизатор напряжения (если не существенные, в пределах 20-30 вольт) или UPS — если и тот и другой случаи одинаково возможны (чем "хуже" ток — тем надёжнее UPS для работы системного блока, соответствующей мощности)
Acer eMachines G730G:
17" 1600×900 TN
Core i3 350M @2,26GHz
DDR3 6Gb 1066MHz CL7
HD5470 512mb DDR3
120Gb SSD A-Data 510
16Gb SDHC A-Data 10class (кэш / темп / файлы подкачки)
#5 Error 2010
Давайте не будем разводить демагогию. Тут не спрашивали, что надо сделать, .
Надежный качественный БП может легко работает в диапазоне 220 +/- 20в.
Правильный ответ — все равно сдохнет . Производитель обязан гарантировать диапазон от 180В до 245В.
Это не значит, что все БП с рабочим диапазоном начинающимся от 160-180В — плохи. Тем не менее при прочих равных лучше выбирать блок с меньшим нижним порогом рабочего напряжения.
Сообщение отредактировал Error 2010: 28 Сентябрь 2010 — 07:21
#6 max-fantom
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
Правильный ответ от 100В до 245В.
тем более не понял кому адресована реплика
Acer eMachines G730G:
17" 1600×900 TN
Core i3 350M @2,26GHz
DDR3 6Gb 1066MHz CL7
HD5470 512mb DDR3
120Gb SSD A-Data 510
16Gb SDHC A-Data 10class (кэш / темп / файлы подкачки)
#7 svor_facebook
- Пол: Мужчина
Давайте не будем разводить демагогию. Изначально и подразумевался вариант с падением до 150-160 вольт и поднятием до 270 вольт. Этот вариант был взят из личной практики, не на даче, но при такой же необходимости запускать и работать на компе и ещё к тому же была периферия. Был поставлен автотрансформатор и он же в ручную регулировался при 20-30 вольтовых изменениях в первичной сети. Машинка до сих пор работает — а прошло пару лет. Так что рекомендовать проверенный вариант я мог со спокойной совестью. Впрочем, примерно такие же примерно выводы привели и Вы, max-fantom.
В последствии, как только более-менее была стабилизирована подача тока (прошло более года), был приобретен на 1000WA UPS Powercom.
Сообщение отредактировал svor_facebook: 28 Сентябрь 2010 — 11:01
#8 Error 2010
В теории вы правы. Но практика отличается от теории.
Гарантировать они , конечно, могут что угодно. Вот и ThermalTake обещают нормальную работу от 100 до 240в . но . на даче при просадке напряжения до 160в комп вырубался. А при 150в он даже не стартовал. БП стоит Purepower 450Вт. До Термалтейка стоял БП PowerMan шедший штатно с корпусом Foxconn . сгорел .
Производитель может гарантировать что угодно, но на мой взгляд, не стоит напрямую работать от розетки когда напруга скачет более чем +/- 10%. Плохой БП 100% сгорит . Качественный . просто проработает чуть дольше.
использование цитат не зря на форумах придумано.
Сообщение отредактировал Error 2010: 28 Сентябрь 2010 — 11:26
#9 max-fantom
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
БП из серии Purepower 450Вт. Точнее не скажу — комп не мой.
Просадка происходит потому что кто-то по соседству циркулярную пилу запустит, далее кто-то при этом сварочным аппаратом работает. Линяя слабая и очень сильно реагирует на высокую нагрузку. To что TT делают хреновые бюджетные блоки — это да, но ToughPower и PurePower относятся к довольно высокой по качеству серии. Но при 150в не работают в принципе.
P.S. Помидорами кидать не буду. В споре рождается истина. Но все же остаюсь при своем, что даже очень хороший БП не стоит испытывать при низком/высоком напряжении.
Acer eMachines G730G:
17" 1600×900 TN
Core i3 350M @2,26GHz
DDR3 6Gb 1066MHz CL7
HD5470 512mb DDR3
120Gb SSD A-Data 510
16Gb SDHC A-Data 10class (кэш / темп / файлы подкачки)
#10 svor_facebook
- Пол: Мужчина
Просадка происходит потому что кто-то по соседству циркулярную пилу запустит, далее кто-то при этом сварочным аппаратом работает. Линяя слабая и очень сильно реагирует на высокую нагрузку.
Или изначально на линии (общей для многих домов) низкое напряжение на протяжении долгого времени.
даже очень хороший БП не стоит испытывать
Сообщение отредактировал svor_facebook: 28 Сентябрь 2010 — 12:30
#11 max-fantom
- Пол: Мужчина
- Город: Москва
Ну а если надо работать — надо находить выход и в таком положении.
Acer eMachines G730G:
17" 1600×900 TN
Core i3 350M @2,26GHz
DDR3 6Gb 1066MHz CL7
HD5470 512mb DDR3
120Gb SSD A-Data 510
16Gb SDHC A-Data 10class (кэш / темп / файлы подкачки)
#12 svor_facebook
- Пол: Мужчина
Покупать UPS, и лучше именно APC. У них рабочий диапазон 160 — 300В. Как только напряжение выходит ха эти пределы, он переключается на батарею.
Сообщение отредактировал svor_facebook: 28 Сентябрь 2010 — 12:36
#13 Error 2010
Просадка происходит потому что кто-то по соседству циркулярную пилу запустит, далее кто-то при этом сварочным аппаратом работает. Линяя слабая и очень сильно реагирует на высокую нагрузку. . Но при 150в не работают в принципе.
#14 svor_facebook
- Пол: Мужчина
..если про работу от линии в 110В — будет работать, причем вполне устойчиво. У меня нет ни малейших сомнений о его рабоспособности, скажем в Японии.
Количество пользователей, читающих эту тему: 1
0 пользователей, 1 гостей, 0 скрытых пользователей
- Отметить все сообщения прочитанными
- Пользователи
- Форумы
- Отметить все как прочтенное
Импульсный стабилизатор напряжения
И́мпульсный стабилиза́тор напряже́ния (ключево́й стабилизатор напряжения, используются также названия импульсный преобразователь, импульсный источник питания) — стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент (ключ) работает в импульсном режиме [1] , то есть регулирующий элемент периодически открывается и закрывается.
Энергия первичного источника питания передаётся через регулирующий элемент определёнными порциями, заданными контуром регулирования так, чтобы стабильным было среднее значение выходного напряжения. Сглаживание пульсаций выходного напряжения происходит благодаря наличию элемента (или сочетания элементов), способного накапливать электрическую энергию и отдавать её в нагрузку.
Импульсный стабилизатор напряжения по сравнению с линейным стабилизатором имеет меньшие потери энергии на нагрев регулирующего элемента, что повышает КПД стабилизатора и позволяет применять регулирующий элемент меньшей мощности, а радиатор меньших размеров и массы.
Содержание
Сравнение с линейным стабилизатором [ править | править код ]
- высокий КПД, особенно при работе в большом диапазоне входных напряжений [2] ;
- малые габариты и масса (высокая удельная мощность) [2] ;
- принципиальная возможность гальванической развязки входных и выходных цепей, при работе от промышленной сети переменного тока не требуется использование имеющего большие габариты и вес трансформатора, рассчитанного на частоту 50/60 Гц [2] .
- импульсные помехи во входных и выходных цепях [2] — как дифференциальные (противофазные), так и помехи общего вида (синфазные помехи) [3][4] ;
- более высокая нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения или тока нагрузки [2] ;
- более длительные переходные процессы (большее время восстановления выходного напряжения после скачкообразного изменения входного напряжения или тока нагрузки) [2] ;
- входное отрицательное дифференциальное сопротивление — входной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения; если импеданс первичного источника напряжения (включая входные вспомогательные цепи самого импульсного преобразователя) выше отрицательного импеданса импульсного преобразователя, то возникают автоколебания с нарушением работоспособности и возможным повреждением стабилизатора [4][5][6] .
Функциональные схемы по типу цепи управления [ править | править код ]
Импульсный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования. Задающим параметром для контура регулирования служит опорное напряжение, которое сравнивается с выходным напряжением стабилизатора. В зависимости от сигнала рассогласования устройство управления изменяет соотношение длительностей открытого и закрытого состояния ключа.
В представленных ниже структурных схемах можно выделить три функциональных узла: ключ (1), накопитель энергии (2) (который иногда называют фильтром [7] ) и цепь управления. При этом ключ (1) и накопитель энергии (2) вместе образуют силовую часть [8] стабилизатора напряжения [⇨] , которая вместе с цепью управления образуют контур регулирования. По типу цепи управления различают три схемы.
С триггером Шмитта [ править | править код ]
Стабилизатор напряжения с триггером Шмитта называется также релейным или стабилизатором с двухпозиционным регулированием [9] . В нём выходное напряжение сравнивается с нижним и верхним порогами срабатывания триггера Шмитта (4 и 3) посредством компаратора (4), который обычно является входной частью триггера Шмитта. При замкнутом ключе (1) входное напряжение поступает на накопитель энергии (2), выходное напряжение нарастает, и после достижения верхнего порога срабатывания Umax триггер Шмитта переключается в состояние, размыкающее ключ (1). Накопленная энергия расходуется в нагрузке, при этом напряжение на выходе стабилизатора спадает, и после достижения нижнего порога срабатывания Umin триггер Шмитта переключается в состояние, замыкающее ключ. Далее описанный процесс периодически повторяется. В результате на выходе образуется пульсирующее напряжение, размах пульсаций которого зависит от разности порогов срабатывания триггера Шмитта.
Такой стабилизатор характеризуются сравнительно большой, принципиально неустранимой пульсацией напряжения на нагрузке и переменной частотой преобразования, зависящей как от входного напряжения, так и от тока нагрузки [10] .
С широтно-импульсной модуляцией [ править | править код ]
Как и в предыдущей схеме, в процессе работы накопитель энергии (2) или подключён к входному напряжению, или передаёт накопленную энергию в нагрузку. В результате на выходе имеется некоторое среднее значение напряжения, которое зависит от входного напряжения и скважности [11] импульсов управления ключом (1). Вычитатель-усилитель на операционном усилителе (4) сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением (6) и усиливает разность, которая поступает на модулятор (3). Если выходное напряжение меньше опорного, то модулятор увеличивает отношение времени открытого состояния ключа к периоду тактового генератора (5). При изменении входного напряжения или тока нагрузки скважность импульсов управления ключом изменяется таким образом, чтобы обеспечить минимальную разность между выходным и опорным напряжением.
В таком стабилизаторе частота преобразования не зависит от входного напряжения и тока нагрузки и определяется частотой тактового генератора [10] .
С частотно-импульсной модуляцией [ править | править код ]
При этом способе управления импульс, открывающий ключ, имеет постоянную длительность, а частота следования импульсов зависит от сигнала рассогласования между опорным и выходным напряжениями. При увеличении тока нагрузки или снижении входного напряжения частота увеличивается. Управление ключом может осуществляться, например, с помощью моностабильного мультивибратора (одновибратора) с управляемой частотой запуска.
Основные схемы силовой части [ править | править код ]
По схеме силовой части импульсные стабилизаторы делят обычно на три основных типа: понижающие, повышающие и инвертирующие [8] . Такое разделение сложилось, в частности, в отечественной технической литературе [12] .
Некоторые авторы, рассматривая схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения во всём их многообразии, показывают, что число элементарных базовых схем преобразователя можно свести к двум [13] — понижающего типа и повышающего типа. Также отмечается, что другие схемы импульсного преобразователя напряжения (в том числе инвертирующего преобразователя [14] ) могут быть получены каскадным соединением этих двух базовых схем [15] [ неавторитетный источник? ] [16] .
В нижеприведённых схемах в качестве ключа S могут использоваться полевой транзистор, биполярный транзистор или тиристор, цепь управления ключом для простоты не показана. Отношение времени замкнутого состояния ключа к сумме длительностей замкнутого и разомкнутого состояний называют коэффициентом заполнения (или рабочим циклом — англ. duty cycle ) [2] .
Преобразователь с понижением напряжения [ править | править код ]
Названия в англоязычной литературе — buck converter (step-down converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D, при этом величина тока уменьшается. При достаточной индуктивности ток дросселя не успевает уменьшиться до нуля к началу следующего цикла (режим неразрывных токов) и имеет пульсирующий характер. Поэтому даже при отсутствии конденсатора C напряжение на нагрузке R будет иметь такой же характер с пульсациями, размах которых тем меньше, чем больше индуктивность дросселя. Однако, на практике увеличение индуктивности связано с увеличением габаритов, массы и стоимости дросселя и потерь мощности в нём, поэтому использование конденсатора для уменьшения пульсаций более эффективно. Сочетание элементов L и C в этой схеме часто называют фильтром [10] [17] .
Преобразователь с повышением напряжения [ править | править код ]
Названия в англоязычной литературе — boost converter (step-up converter). Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через диод D и конденсатор C (заряжая его). К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора. В отличие от предыдущей схемы, здесь дроссель не является элементом фильтра. Напряжение на нагрузке всегда больше напряжения источника [10] [18] .
Инвертирующий преобразователь [ править | править код ]
Название в англоязычной литературе — buck-boost converter (то есть «понижающе-повышающий преобразователь»). Основное отличие от предыдущей схемы состоит в том, что цепь D, R, C подключена параллельно дросселю, а не параллельно ключу. Принцип работы схемы похожий. Если ключ S замкнут, то диод D закрыт, и через дроссель L течёт линейно нарастающий ток от источника. Когда ключ размыкается, ток дросселя, который не может измениться мгновенно, начинает протекать через конденсатор C (заряжая его) и диод D. К началу следующего цикла практически линейно спадающий ток через конденсатор может уменьшиться до нуля, однако приложенное к нагрузке R напряжение конденсатора почти постоянно — амплитуда пульсаций тем меньше, чем больше ёмкость конденсатора (дроссель не является элементом фильтра). Напряжение на нагрузке может быть как больше, так и меньше напряжения источника [10] [19] .
Влияние диода на КПД [ править | править код ]
Прямое падение напряжения для обычных кремниевых диодов составляет около 0,7 В, для диодов Шоттки — около 0,4 В. Мощность, рассеиваемая в диоде при больших токах, существенно снижает КПД, особенно в стабилизаторах с низким выходным напряжением. Поэтому в таких стабилизаторах диод часто заменяют дополнительным полупроводниковым ключом с низким падением напряжения в открытом состоянии, например, силовым полевым транзистором.
Во всех трёх описанных схемах диод D может быть заменён на дополнительный ключ [20] , замыкаемый и размыкаемый в противофазе к основному ключу.
Гальваническая развязка [ править | править код ]
Если требуется гальваническая развязка входных и выходных цепей импульсного стабилизатора — например, по требованиям электробезопасности при использовании промышленной сети переменного тока в качестве первичного источника питания — можно применить разделительный трансформатор в рассмотренных выше основных схемах. Использование высокочастотного трансформатора в схеме преобразователя с понижением напряжения приводит к схеме однотактного или двухтактного прямоходового преобразователя (англ. forward converter ). Замена дросселя в схеме инвертирующего преобразователя на дроссель с двумя или более обмотками приводит [21] к схеме обратноходового преобразователя (англ. flyback converter ).
Некоторые особенности импульсных преобразователей с гальванической развязкой входа от выхода:
- Благодаря высокой рабочей частоте преобразования (от 20 кГц до 1 МГц [2] ) габаритные размеры развязывающего трансформатора или многообмоточного дросселя значительно меньше, чем трансформатора для частоты 50 Гц.
- В цепи управления применяется либо оптрон, либо отдельная обмотка в трансформаторе (или дросселе), либо специальный трансформатор.
Особенности использования [ править | править код ]
Фильтрация импульсных помех [ править | править код ]
Импульсный стабилизатор напряжения является источником высокочастотных помех в связи с тем, что содержит ключи, коммутирующие ток [22] . Поэтому в моменты коммутации возникают довольно значительные броски напряжения и тока, порождающие помехи как на входе, так и на выходе стабилизатора, причём помехи и противофазные, и синфазные [3] . Фильтры для подавления помех устанавливаются как на входе, так и на выходе стабилизатора.
Для снижения помех можно производить коммутацию ключа в моменты, когда через ключ нет тока при размыкании, или на ключе нулевое напряжение при замыкании. Этот приём используют в так называемых резонансных преобразователях, которые также имеют свои недостатки [23] [24] .
Входное сопротивление [ править | править код ]
Импульсный стабилизатор напряжения под нагрузкой имеет входное отрицательное дифференциальное сопротивление — при повышении входного напряжения входной ток уменьшается, и наоборот. Это следует учитывать для сохранения устойчивости работы импульсного стабилизатора напряжения от источника с повышенным внутренним сопротивлением [4] [6] .
Использование в сетях переменного тока [ править | править код ]
Рассмотренные выше импульсные стабилизаторы (преобразователи) напряжения преобразуют постоянный ток на входе в постоянный ток на выходе. Для питания устройств от электрической сети переменного тока на входе устанавливается выпрямитель и сглаживающий фильтр.
Это предполагает наличие некоторого количества элементов, установленных до развязывающего трансформатора, а значит, гальванически связанных с входными цепями. Такие элементы обычно выделяются на платах либо штриховкой, либо чертой на слое сеткографической маркировки, или даже особой окраской, которая предупреждает человека о потенциальной опасности прикосновения к ним. Импульсные блоки питания в составе других приборов (телевизоров, компьютеров) закрываются защитными крышками, снабжёнными предупреждающими надписями. Если при ремонте импульсного блока питания необходимо включить его со снятой крышкой, рекомендуется включать его через развязывающий трансформатор или УЗО.
Часто помехоподавляющие фильтры на входе импульсных блоков питания соединяются с корпусом прибора. Это делается в том случае, если предполагается подключение защитного заземления корпуса. Если защитным заземлением пренебрегли, то на корпусе прибора образуется потенциал относительно земли, равный половине сетевого напряжения. Конденсаторы фильтров, как правило, имеют небольшую ёмкость, поэтому прикосновение к корпусу такого прибора неопасно для человека, но одновременное прикосновение чувствительными частями тела к заземленным приборам и к незаземленному корпусу ощутимо (говорят, что прибор «кусается»). Кроме того потенциал на корпусе может быть опасен для самого прибора.
ИМПУЛЬСНЫЕ БЛОКИ ПИТАНИЯ
В подавляющем большинстве случаев линейный источник питания состоит из трансформатора, преобразующего переменное напряжение, силового выпрямителя, сглаживающего фильтра и стабилизатора. Линейные блоки питания наиболее просты в схемотехническом плане и имеют низкий уровень помех.
Самый крупный недостаток — большие габариты и вес понижающего трансформатора и низкий КПД, особенно в случае большой нестабильности входного напряжения. Массивный силовой трансформатор с большой тепловой инерционностью затрудняет даже принудительное охлаждение при больших нагрузках.
Основные отличия импульсных стабилизаторов.
Импульсные источники питания тоже имеют в составе понижающий трансформатор. Только в данном случае он работает на высокой частоте и имеет несравненно меньшие габариты и массу. Малые габариты элементов облегчают отвод тепла пассивными (применение радиаторов) и активными (вентиляторы) методами.
При фильтрации и стабилизации высокочастотного напряжения с выхода импульсного трансформатора упрощается построение выходных фильтров, поскольку для фильтрации пульсаций напряжения высокой частоты нужна меньшая емкость конденсаторов.
Инверторным блокам питания присущи несколько существенных недостатков — сложное устройство, высокий уровень электромагнитных помех и, в некоторых случаях, гальваническая связь выходных и входных цепей.
Впрочем, отработанная схемотехника подобных устройств в настоящее время уже не считается сложной, а помехи снижаются путем грамотного расчета узлов и дополнительной экранировкой.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ
- входной выпрямитель;
- блок конденсаторов;
- схема управления;
- выходные ключи;
- импульсный трансформатор;
- вторичные (выходные) стабилизаторы и фильтры.
За счет того, что входное напряжение сначала преобразуется в постоянное, а затем обратно в переменное, точнее, в импульсы высокой частоты, импульсный высокочастотный трансформатор имеет очень малые габариты. Трансформатор преобразует высокочастотное переменное напряжение, поступающее от мощных транзисторных выходных ключей, которые, в свою очередь управляются широтно-импульсным (ШИМ) контроллером.
Такое название схема управления получила из-за того, что изменяя частоту и ширину (длительность) импульсов, можно регулировать время открытия ключевых транзисторов, изменяя, таким образом, значение выходного напряжения.
На ШИМ — контроллер (обычно это одна специализированная микросхема), поступает напряжение обратной связи с выхода блока питания или иные управляющие сигналы. Таким образом можно получить любые алгоритмы стабилизации выходного напряжения.
Стоит отметить, что наибольшей сложностью обладают устройства, которые предназначены для формирования нескольких значений напряжения на выходе с высокими требованиями к стабильности каждого из них. Как пример можно назвать блоки питания персональных компьютеров, телевизоров и других сложных устройств.
Такие блоки питания, как зарядные устройства для мобильных телефонов или иных маломощных гаджетов содержат малогабаритные специализированные микросхемы, в которых уже интегрированы все необходимые элементы. Такие блоки содержат минимум деталей и ремонтируются только энтузиастами, поскольку стоимость отдельных элементов порой сравнима со стоимостью нового зарядного устройства.
Высокий уровень помех импульсных устройств обусловлен тем, что управляющие импульсы высокой частоты имеют практически прямоугольную форму и поэтому имеют высокий уровень гармонических составляющих в большом диапазоне частот. Мощные транзисторы в момент переключения также становятся сильными источниками электромагнитного излучения. Для снижения помех схемы обычно дополняются помехоподавляющими цепями и заключаются в экранирующий корпус.
Малые габариты устройства и наличие схемы управления позволяют дополнить схемотехнику самыми различными схемами контроля как входного, так и любых выходных цепей, включая программное управление характеристиками.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Импульсные блоки питания в настоящее время используются в подавляющем большинстве устройств мощностью от долей ватта до единиц киловатт. Верхний предел ограничен параметрами выпускаемых на текущий момент транзисторов. Это ограничение можно обойти довольно просто, соединяя несколько идентичных маломощных блоков питания параллельно.
Для одинаковой и равномерной нагрузки отдельных составляющих, они объединяются по сигналам обратной связи. Постоянное совершенствование технологии разработки и конструирования полупроводниковых приборов, создание новых классов транзисторов (IGBT, MOSFET) стимулирует создание все более мощных импульсных устройств.
Даже большое число параллельно включенных устройств по массе и габаритам значительно меньше аналогичного по мощности понижающего трансформатора стандартной частоты 50 Гц, поэтому очень часто делают некоторый избыток блоков для того, чтобы при выходе одного из них он автоматически выключался и работа устройств не нарушалась.
Сам принцип работы обеспечивает широкий диапазон допустимого входного напряжения. Например импульсные блоки питания бытовых устройств при нормальном напряжении сети 220 В, способны работать вплоть до диапазона 80 — 250 В, то есть при таких напряжениях, когда обычный линейный стабилизатор выходит из границ стабильной работы.
ТИПОВЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И РЕМОНТ
Как ни странно будет звучать, но импульсным блокам питания гораздо страшнее низкое входное напряжения, чем высокое. Верхний предел обычно ограничен номинальным напряжением электролитических конденсаторов фильтра и допустимым обратным напряжением выпрямительных диодов.
Многие импульсные блоки питания нестабильно работают, когда нагрузка выхода имеет малое значение или вообще отсутствует. Отсутствие обратной связи на входе ШИМ контроллера приводит к тому, что транзисторные ключи полностью открываются и блок выходит из строя буквально через несколько минут. Соответствующие схемные решения позволяют избавиться от такого недостатка.
- выходом из строя диодов выпрямительного моста;
- электролитических конденсаторов сглаживающего фильтра;
- ключевых транзисторов.
Такое обычно происходит в случае сильно завышенного входного напряжения или длительной работы при пониженном. В подавляющем большинстве случаев даже нет необходимости в измерительных приборах — повреждения видны невооруженным глазом по разрушенным и вздувшимся элементам.
Гораздо реже выходят из строя элементы управляющей схемы (ШИМ-контроллера) и обратной связи. В данном случае без измерений не обойтись.
Крайне редки случаи повреждения импульсного трансформатора. Обычно их габариты позволяют выполнять сборку с большими запасами по току и мощности. Поэтому неисправности случаются только при некачественном выполнении.
Практика ремонтов показывает, что львиная доля неисправностей происходит по причине крайне низкого качества некоторых типов электролитических конденсаторов.
Падение емкости или большое внутреннее сопротивление конденсаторов выходных цепей может приводить к неправильной работе обратной связи, в результате чего выходное напряжение перестает соответствовать норме.
Обычно ремонт серьезных импульсных блоков питания требует несколько большей квалификации специалистов, чем ремонт традиционных схем и требует таких измерительных приборов, как осциллограф.
Часть элементов схемы блока питания находится под напряжением сети. Это выпрямительные диоды, конденсаторы, ключевые транзисторы и первичная обмотка импульсного трансформатора.
Ремонт таких устройств можно выполнять только при отключенном блоке с разряженными конденсаторами фильтра. В крайнем случае можно производить некоторые работы и под напряжением, но только с обязательной гальванической развязкой блока от питающей сети через разделительный трансформатор.
При прикосновении к корпусу прибора можно получить удар электрическим током, опасным для жизни. Для обеспечения безопасности, все импульсные блоки питания должны быть в обязательном порядке заземлены или иметь корпус из изоляционного материала.
Современное бытовое оборудование и часть промышленного позволяют производить заземление непосредственно через шнур питания. Для этого в паре розетка — вилка предусмотрены отдельные контакты для подключения заземления.
© 2012-2021 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
Проведение ремонта импульсного блока питания на 12 вольт
В современной бытовой электронике активно применяются блоки питания импульсного типа (ИБП). Они необходимы для выпрямления и понижения входного напряжения до заданной величины. Несмотря на довольно высокую надежность, ИБП могут выходить из строя. Если пользователь обладает определенными знаниями в области электроники, тогда он сможет провести ремонт импульсного блока питания на 12 вольт самостоятельно.
Принцип работы ИБП
Большинство питающих устройств основаны на типовых схемах и имеют похожие неисправности. Если у человека есть хотя бы базовые знания в области электроники, то он может попытаться восстановить ИБП своими руками. Так как некоторые детали источника питания находятся под напряжением, даже при первичном осмотре необходимо быть осторожным.
В высоковольтных ИБП для преобразования переменного напряжения в постоянное используются диодные мосты. Также в конструкции блока питания предусмотрен сглаживающий конденсатор. Так как высокое напряжение преобразуется в импульсное с частотой от 10 до 100 кГц, то появилась возможность отказаться от использования крупногабаритных понижающих низкочастотных трансформаторов. Вместо них сейчас применяются импульсные устройства, отличающиеся небольшими размерами.
В низковольтных ИБП напряжение сначала снижается до необходимого значения, а затем выполняется его выпрямление, стабилизация и сглаживание. В результате удается получить тот показатель напряжения, который необходим для работы аппаратуры. Для повышения надежности устройств питания и получения стабильных параметров на выходе в их конструкции присутствуют различные управляющие схемотехнические решения.
Диагностирование неисправностей
Следует помнить, что не каждый блок питания может быть отремонтирован. Сегодня многие производители выпускают электронные устройства, в которых блоки подлежат комплектной замене. В них печатные платы нередко заливаются компаундным раствором. В такой ситуации даже профессионалы не берутся за восстановление ИБП.
Наиболее распространенные неисправности импульсных блоков питания чаще всего вызваны:
- проблемами с работой высоковольтной части, возникающими из-за пробоя диодов или выхода из строя конденсатора;
- пробоем транзистора, расположенного в высоковольтной части ИБП и предназначенного для формирования высокочастотных импульсов;
- выходом из строя диодов, установленных в низковольтной секции;
- выгоранием катушки дросселя фильтра, смонтированного на выходе.
Возможны и другие причины выхода из строя этого устройства, но обнаружить их можно только при использовании специальных приборов, например, осциллографа. В такой ситуации к мастеру, выполняющему ремонт устройства, предъявляются высокие требования. Если причина поломки ИБП не связана с четырьмя наиболее распространенными неисправностями, то стоит обратиться за помощью к профессионалу.
Проблемы с работой высоковольтной секции обнаружить довольно просто. Для их диагностики достаточно проверить напряжение после предохранителя. Если входное напряжение на низковольтной секции есть, а выходное отсутствует, то причину неисправности необходимо искать именно здесь.
При выходе из строя предохранителя нужно осмотреть плату. Сгоревший конденсатор можно определить по вздутию его корпуса. Чтобы проверить диодный мост, установленный в высоковольтной секции, необходимо выпаять каждый составляющий элемент, после чего исследовать устройство с помощью мультиметра.
Чтобы исключить возможность появления повторной неисправности после ремонта, нужно проверить все детали. Выполнив эти работы, можно переходить к проверке ИБП. Для выявления сгоревшего дросселя необходимо тестером проверить катушки всех элементов. Если подобрать требуемую деталь для замены не получается, тогда можно самостоятельно перемотать сгоревшую. Однако это довольно сложный процесс, поэтому порой проще купить новый блок питания.
Восстановление стандартных устройств
Чаще всего в домашних условиях предпринимаются попытки восстановить блоки питания телевизоров и компьютеров. Желательно предварительно найти схему конкретного устройства. Прежде всего это касается телевизоров с кинескопами, так как их ИБП выдают широкий диапазон напряжений. С десктопными ПК проще, ведь их питающие блоки изготовлены по типовой схеме.
Ремонт телевизора
О проблемах с блоком питания свидетельствует неработающий светодиод «спящего» режима. Сначала следует проверить работоспособность сетевого шнура. Если проблема обнаружена не была, тогда можно приступить к предварительным ремонтным работам:
- разборке ТВ и освобождению электронных печатных плат;
- визуальному осмотру ИБП на наличие внешних неисправностей, например, вздутых конденсаторов;
- проверке мест пайки (особое внимание здесь нужно уделить контактам импульсного трансформатора).
Если визуальный осмотр не дал положительных результатов, то последовательно проверяются предохранитель, диоды, конденсаторы и транзисторы. Установить работоспособность микросхем довольно сложно.
Среди основных неисправностей питающих блоков ТВ можно отметить:
- обрыв балластных резисторов;
- выход из строя фильтрующего высоковольтного конденсатора;
- пробой диодного моста;
- неисправность конденсаторов фильтра вторичного напряжения.
Все эти детали, кроме диодов, можно проверить непосредственно на плате. После замены неисправных элементов вместо предохранителя подключается обычная лампа накаливания, и телевизор подключается к сети. Здесь возможны следующие варианты поведения восстановленного агрегата:
- Светодиод «спящего» режима включается, а лампа загорается и начинает затухать. Одновременно с этим на экране появляется растр. В этом случае необходимо проверить показатель напряжения строчной развертки. Если его значение оказалось повышенным, то причина может заключаться в неисправных конденсаторах или оптронных парах.
- Когда светодиод не загорается, растр на экране отсутствует, а лампа вспыхает и гаснет, то нерабочим является генератор импульсов. В такой ситуации нужно проверить напряжение на конденсаторе. Если его значение оказалось менее 280 В, тогда может быть пробит один из диодов моста либо вышел из строя конденсатор.
- Когда лампа горит ярко, нужно снова проверить все элементы ИБП.
Этот алгоритм действий позволит выявить основные неполадки питающего блока телевизора.
Десктопный компьютер
Следует помнить, что ремонт импульсных блоков питания с ШИМ-контроллером отличается сложностью, поэтому в некоторых ситуациях стоит просто заменить ИБП. Именно такие питающие устройства устанавливаются в современные десктопные ПК. О наличии проблемы свидетельствуют следующие признаки:
- компьютер не запускается;
- не вращается кулер ИБП;
- наблюдается многократный запуск питающего устройства.
Для проведения ремонтных работ необходимо извлечь из системного блока ИБП и снять с него кожух. Затем нужно с плат и деталей удалить пыль с помощью кисточки. После этого проводится визуальный осмотр элементов блока, затем к нему подключается нагрузка. Алгоритм дальнейших действий аналогичен ремонту телевизора.
Если из строя вышли транзисторы генератора импульса или ШИМ-контроллер, то стоит просто купить новый ИБП. Это довольно сложное устройство и ремонт импульсных блоков питания такого типа самостоятельно выполнить тяжело.
При проведении ремонтных работ необходимо соблюдать правила безопасности и проявить осторожность. Также стоит правильно оценить свои возможности, ведь порой лучше обратиться к профессионалам.
